JP6844393B2 - 運転支援制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の運転を支援する運転支援制御技術に関する。特に、本発明は、自動運転から手動運転への切り替え（ハンドオーバー）を行う際の運転支援制御技術に関する。

特許文献１は、自動運転から手動運転に切り替える際にドライバにかかる負担を軽減する自動運転支援装置を開示している。具体的には、自動運転支援装置は、予め決められた走行区間のうち、道路形状又は道路構造に依存するドライバ負荷が閾値以下となる区間を、切替区間として決定する。そして、自動運転支援装置は、決定した切替区間において、自動運転から手動運転への切り替えを行う。

特許文献２は、自動運転システムを開示している。その自動運転システムは、車両の周辺情報を検出する周辺情報検出部と、検出された周辺情報及び地図情報に基づいて車両の走行計画を生成する走行計画生成部と、生成された走行計画に従って車両の走行を自動的に制御する走行制御部と、を備える。

特開２０１７−０３０５４７号公報 特開２０１６−０９９７１３号公報

本願発明者は、自動運転から手動運転への切り替え（ハンドオーバー）に関して、次のような新たな課題を見出した。それは、ハンドオーバー時にハンドルが急激に動くと、車両挙動が不安定になることである。

例えば、車両が旋回している最中にハンドオーバーが行われる場合を考える。ハンドオーバーの開始までは、自動運転システムが操舵制御を行い、車両を安定的に旋回させる。ハンドオーバーの開始後は、ドライバがハンドルを把持し、操舵操作を行う必要がある。操舵をスムーズに引き継ぐためには、ドライバは、ハンドオーバーの開始タイミングに、自動運転システムと同等の操舵力あるいは保舵力を発生させる必要がある。しかしながら、自動運転システムによる操舵力あるいは保舵力は不明であり、それと同等の力を発生させることは必ずしも容易ではない。従って、ハンドオーバー時にハンドルが急激に動く可能性がある。ハンドルが急激に動くと、車両挙動が不安定となり、好ましくない。

スムーズなハンドオーバーを実現するためには、ハンドオーバー時に、ハンドルが急激に動くことを抑制し、ハンドルの動きを穏やかにすることが望ましい。

本発明の１つの目的は、ハンドオーバー時に、ハンドルが急激に動くことを抑制し、ハンドルの動きを穏やかにすることができる技術を提供することにある。

本発明の１つの観点において、車両に搭載される運転支援制御システムが提供される。
運転支援制御システムは、
前記車両の操舵時、操舵トルクに応じたアシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置と、
前記車両の自動運転及び前記電動パワーステアリング装置の動作を制御する制御装置と
を備える。
前記自動運転から手動運転への切り替え時、前記制御装置は一時的に緩和制御を行う。
前記緩和制御は、
操舵角−操舵トルク特性のヒステリシスの幅が一時的に拡大するように、前記電動パワーステアリング装置による前記アシストトルクを制御するヒステリシス拡大制御と、
前記電動パワーステアリング装置によってダンピング力を発生させるためのダンピング制御量を一時的に増加させるダンピング増加制御と
の少なくとも一方を含む。

本発明によれば、自動運転から手動運転への切り替え（ハンドオーバー）時に緩和制御が一時的に実施される。緩和制御は、ヒステリシス拡大制御とダンピング増加制御の少なくとも一方を含んでいる。

ヒステリシス拡大制御は、操舵角−操舵トルク特性のヒステリシス幅が一時的に拡大するように、電動パワーステアリング装置によるアシストトルクを制御する。ヒステリシス幅が拡大することにより、ハンドルが戻らないように保舵するために必要な保舵力が軽減され、また、保舵状態から更にハンドルを切り込みにくくなる。すなわち、ハンドルが急激に動くことが抑制され、ハンドルの動きが穏やかになる。その結果、車両安定性が向上する。

ダンピング増加制御は、電動パワーステアリング装置によってダンピング力を発生させるためのダンピング制御量を一時的に増加させる。ダンピング制御量が増加することは、粘性抵抗が増加し、ハンドルの回転速度が抑制されることを意味する。すなわち、ハンドルが急激に動くことが抑制され、ハンドルの動きが穏やかになる。その結果、車両安定性が向上する。

本発明の実施の形態におけるハンドオーバーの一例を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る車両及び運転支援制御システムの構成を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態に係る運転支援制御システムの制御装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る運転支援制御システムのＥＰＳ制御部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る運転支援制御システムの基本アシストマップを説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態に係る運転支援制御システムの基本アシストマップによって算出される基本アシスト制御量を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る運転支援制御システムにおける操舵角−操舵トルク特性を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る運転支援制御システムの基本アシスト制御量算出部によるヒステリシス制御を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態に係る運転支援制御システムの基本アシスト制御量算出部によるヒステリシス制御を説明するためのグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る運転支援制御システムの基本アシスト制御量算出部によるヒステリシス制御を説明するためのグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る運転支援制御システムの基本アシスト制御量算出部によるヒステリシス拡大制御を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態に係る運転支援制御システムの基本アシスト制御量算出部によるヒステリシス拡大制御の変形例を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態に係る運転支援制御システムのダンピング制御量算出部によるダンピング制御を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態に係る運転支援制御システムのダンピングマップによって算出される基本ダンピング制御量を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る運転支援制御システムのダンピング制御量算出部によるダンピング増加制御を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態に係る運転支援制御システムのダンピング制御量算出部によるダンピング増加制御の変形例を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態に係る運転支援制御システムによる緩和制御の一例を説明するためのタイミングチャートである。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．概要
図１は、本実施の形態におけるハンドオーバーの一例を説明するための概念図である。車両１は、自動運転制御を行う自動運転システムを搭載している。ハンドオーバーとは、自動運転から手動運転への切り替えであり、運転主体を自動運転システムからドライバに移すことを意味する。

例えば、図１に示されるように、車両１が旋回している最中にハンドオーバーが行われる場合を考える。ハンドオーバーの開始までは、自動運転システムが操舵制御を行い、車両１を安定的に旋回させる。ハンドオーバーの開始後は、ドライバがハンドルを把持し、操舵操作を行う必要がある。操舵をスムーズに引き継ぐためには、ドライバは、ハンドオーバーの開始タイミングに、自動運転システムと同等の操舵力あるいは保舵力を発生させる必要がある。しかしながら、自動運転システムによる操舵力あるいは保舵力は不明であり、それと同等の力を発生させることは必ずしも容易ではない。従って、ハンドオーバー時にハンドルが急激に動く可能性がある。ハンドルが急激に動くと、車両挙動が不安定となり、好ましくない。

車両１が直進している場合でも、ドライバがハンドルを把持する際に余計な力が加わると、ハンドルが急激に動く可能性がある。この場合も車両挙動が不安定となり、好ましくない。

スムーズなハンドオーバーを実現するためには、ハンドオーバー時に、ハンドルが急激に動くことを抑制し、ハンドルの動きを穏やかにすることが望ましい。本実施の形態によれば、ハンドオーバー時にハンドルの動きを一時的に穏やかにするような運転支援制御が行われる。そのような運転支援制御を、以下「緩和制御」という。本実施の形態に係る緩和制御は、車両１に搭載された運転支援制御システムによって実現される。まず、本実施の形態に係る運転支援制御システムの基本構成について説明する。

２．運転支援制御システムの基本構成
図２は、本実施の形態に係る車両１及び運転支援制御システム１０の構成を説明するための概略図である。

車両１は、ハンドル２（ステアリングホイール）、ステアリングシャフト３、ピニオンギア４、ラックバー５、及び車輪６を備えている。ハンドル２は、ドライバが操舵操作を行うために用いる操作部材である。ステアリングシャフト３の一端はハンドル２に連結されており、その他端はピニオンギア４に連結されている。ピニオンギア４は、ラックバー５と噛み合っている。ラックバー５の両端は、タイロッドを介して左右の車輪６（前輪）に連結されている。ハンドル２の回転は、ステアリングシャフト３を介して、ピニオンギア４に伝達される。ピニオンギア４の回転運動はラックバー５の直線運動に変換され、それにより、車輪６の舵角が変化する。

運転支援制御システム１０は、車両１に搭載される。この運転支援制御システム１０は、ＥＰＳ（Electric Power Steering；電動パワーステアリング）装置２０、操舵角センサ３０、操舵トルクセンサ４０、車速センサ５０、及び制御装置６０を備えている。

ＥＰＳ装置２０は、操舵をアシストする装置であり、操舵時に操舵トルクＴｓに応じたアシストトルクＴａを発生させる。より詳細には、ＥＰＳ装置２０は、電動モータを含んでおり、電動モータの回転によりアシストトルクＴａを生成する。例えば、電動モータは、変換機構を介してラックバー５に連結している。電動モータのロータが回転すると、変換機構は、その回転運動をラックバー５の直線運動に変換する。このようにして、アシストトルクＴａが発生し、車輪６の転舵がアシストされる。このＥＰＳ装置２０（電動モータ）の動作は、制御装置６０によって制御される。制御装置６０によるＥＰＳ装置２０の制御の詳細は、後述される。尚、ＥＰＳ装置２０は、自動運転制御における操舵制御にも利用される。

操舵角センサ３０は、ハンドル２の操舵角θｓを検出する。操舵角センサ３０は、検出した操舵角θｓを示す検出情報を制御装置６０に出力する。

操舵トルクセンサ４０は、ステアリングシャフト３に印加される操舵トルクＴｓを検出する。操舵トルクセンサ４０は、検出した操舵トルクＴｓを示す検出情報を制御装置６０に出力する。

車速センサ５０は、車両１の速度である車速Ｖを検出する。車速センサ５０は、検出した車速Ｖを示す検出情報を制御装置６０に出力する。

制御装置６０は、プロセッサ、記憶装置、及び入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータである。制御装置６０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。制御装置６０は、入出力インタフェースを通して各種情報を受け取る。そして、制御装置６０は、受け取った情報に基づいて車両１の運転制御を行う。特に、本実施の形態において、制御装置６０は、車両１の自動運転及びＥＰＳ装置２０の動作を制御する。

図３は、本実施の形態に係る制御装置６０の機能構成を示すブロック図である。制御装置６０は、機能ブロックとして、自動運転制御部７０及びＥＰＳ制御部８０を備えている。これら機能ブロックは、制御装置６０のプロセッサが記憶装置に格納された制御プログラムを実行することにより実現される。制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されていてもよい。

自動運転制御部７０は、車両１の自動運転制御を行う。自動運転制御の詳細については、ここでは割愛する。この自動運転制御が終了するときに、自動運転から手動運転への切り替え、すなわち、ハンドオーバーが行われる。

ＥＰＳ制御部８０は、ＥＰＳ装置２０の動作を制御する。より詳細には、ＥＰＳ制御部８０は、操舵トルクＴｓ等の検出情報に基づいて、ＥＰＳ装置２０の動作を制御するためのアシスト制御量δａを算出する。アシスト制御量δａは、例えば、ＥＰＳ装置２０の電動モータを駆動するための目標電流指令値を含む。そして、ＥＰＳ制御部８０は、アシスト制御量δａをＥＰＳ装置２０に出力する。ＥＰＳ装置２０は、アシスト制御量δａに従って電動モータを駆動し、アシストトルクＴａを発生させる。

図４は、アシスト制御量δａを算出するためのＥＰＳ制御部８０の機能構成を示すブロック図である。ＥＰＳ制御部８０は、基本アシスト制御量算出部１００、ダンピング制御量算出部２００、及び補償制御量算出部３００を備えている。

基本アシスト制御量算出部１００は、アシスト制御量δａの基本値である基本アシスト制御量δ１を算出する。この基本アシスト制御量δ１は、入力パラメータＩＮ１に基づいて算出される。入力パラメータＩＮ１や基本アシスト制御量算出部１００の詳細については、後述される。

ダンピング制御量算出部２００は、「ダンピング制御」のためのダンピング制御量δ２を算出する。ダンピング制御は、操舵速度を抑制する方向に作用するダンピング力を発生させるための制御である。ダンピング力は、操舵装置の粘性抵抗を模擬しているとも言える。このダンピング制御によって、操舵速度が抑制され、収斂性が向上する。ダンピング制御量δ２は、ＥＰＳ装置２０によってダンピング力を発生させるための制御量である。このダンピング制御量δ２は、入力パラメータＩＮ２に基づいて算出される。入力パラメータＩＮ２やダンピング制御量算出部２００の詳細については、後述される。

補償制御量算出部３００は、補償制御のための補償制御量δ３を算出する。補償制御は、アシスト力を補正し、操舵感を向上させるための制御である。

アシスト制御量δａは、基本アシスト制御量δ１とダンピング制御量δ２と補償制御量δ３の和で与えられる（δａ＝δ１＋δ２＋δ３）。つまり、ＥＰＳ制御部８０は、基本アシスト制御量δ１とダンピング制御量δ２と補償制御量δ３の和を、アシスト制御量δａとして算出する。

上述の通り、本実施の形態によれば、ハンドオーバー時にハンドルの動きを一時的に穏やかにする「緩和制御」が行われる。この緩和制御は、制御装置６０のＥＰＳ制御部８０によって行われる。すなわち、ＥＰＳ制御部８０は、緩和制御を行い、ＥＰＳ装置２０を通してハンドルの動きを一時的に穏やかにする。この緩和制御において、ＥＰＳ制御部８０は、基本アシスト制御量δ１とダンピング制御量δ２のうち少なくとも一方を調整する。以下、基本アシスト制御量算出部１００及びダンピング制御量算出部２００のそれぞれについて、詳しく説明する。

３．基本アシスト制御量算出部の詳細及びヒステリシス拡大制御
３−１．基本アシストマップ
まず、図５を参照して、基本アシスト制御量算出部１００による基本的な処理について説明する。基本アシスト制御量算出部１００は、基本アシストマップ１１０を用いて基本アシスト制御量δ１を算出する。基本アシストマップ１１０は、入力トルクＴｉと基本アシスト制御量δ１との対応関係を規定するマップであり、所望のアシスト特性を考慮して予め作成されている。基本的には、入力トルクＴｉとして、操舵トルクＴｓが用いられる。つまり、基本アシスト制御量算出部１００は、操舵トルクＴｓを基本アシストマップ１１０に対する入力トルクＴｉとして用い、操舵トルクＴｓに応じた基本アシスト制御量δ１を算出する。

図６は、基本アシストマップ１１０によって算出される基本アシスト制御量δ１を示すグラフ図である。横軸は操舵トルクＴｓを表し、縦軸は基本アシストマップ１１０を用いて算出される基本アシスト制御量δ１を表している。操舵トルクＴｓと基本アシスト制御量δ１との関係は、曲線Ｃ０で表されている。操舵トルクＴｓが大きくなるにつれて、基本アシスト制御量δ１も大きくなる。

図７は、操舵角−操舵トルク特性を示すグラフ図である。横軸は操舵トルクＴｓを表し、縦軸は操舵角θｓを表している。周知の通り、ハンドル２を旋回させるときの操舵角θｓと操舵トルクＴｓとの関係、すなわち操舵角−操舵トルク特性は、リサージュ波形で表される。

より詳細には、図７に示されるように、切り込み時と切り戻し時とでは、操舵トルクＴｓが異なる。ここで、「切り込み」とは、舵角中点から離れる方向の操舵であって、操舵角θｓの絶対値を増加させる操舵を意味する。一方、「切り戻し」とは、舵角中点に近づく方向の操舵であって、操舵角θｓの絶対値を減少させる操舵を意味する。操舵角−操舵トルク特性のヒステリシス幅は、切り込み時の特性と切り戻し時の特性との間隔に相当する。

また、操舵角θｓが一定に保たれる状態は、保舵状態である。旋回中にハンドル２が戻らないように保舵するためには、ドライバはハンドル２に保舵力を加える必要がある。図７中の保舵力Ｔｒは、操舵角θｓを一定に保つために必要な最小の力、すなわち、ハンドル２が戻らないように保舵するために必要な最小の力を表している。

３−２．ヒステリシス幅の制御
基本アシスト制御量算出部１００は、図７で示された操舵角−操舵トルク特性のヒステリシス幅を制御することができる。図８は、そのようなヒステリシス制御の原理を説明するためのブロック図である。ヒステリシス制御では、基本アシストマップ１１０に入力される入力トルクＴｉとして、操舵トルクＴｓそのものではなく、操舵トルクＴｓをシフト（オフセット）させたものが用いられる。操舵トルクＴｓのシフト量がシフトトルクΔＴｓで表されるとき、基本アシストマップ１１０に入力される入力トルクＴｉは、次の式（１）で表される。

式（１）：
Ｔｉ＝Ｔｓ＋ΔＴｓ

つまり、基本アシスト制御量算出部１００は、操舵トルクＴｓとシフトトルクΔＴｓとの和を、基本アシストマップ１１０に対する入力トルクＴｉとして用いる。シフトトルクΔＴｓを算出するために、基本アシスト制御量算出部１００は、シフトトルク算出部１２０を備えている。図８に示される例では、シフトトルク算出部１２０は、次の式（２）に従ってシフトトルクΔＴｓを算出する。

式（２）：
シフトトルクΔＴｓ＝基本シフトトルクΔＴ×操舵トルクゲインＧ１

図８に示される例では、基本シフトトルクΔＴは、舵角変化量Δθｓの関数として表される。舵角変化量Δθｓは、操舵角θｓの今回値と前回値との差であり、舵角変化量Δθｓの符号（正負）は、切り込みと切り戻しとで逆になる。舵角変化量Δθｓの符号が逆になると、基本シフトトルクΔＴの符号も逆になる。

また、シフトトルクΔＴｓが過大になることを防ぐために、基本シフトトルクΔＴの絶対値には上限値ΔＴｍａｘが設定される。図８に示される例では、この上限値ΔＴｍａｘは、車速Ｖの関数として表される。車速Ｖが高くなるほど、上限値ΔＴｍａｘは大きくなる。

シフトトルク算出部１２０は、舵角変化量Δθｓと車速Ｖに基づいて、基本シフトトルクΔＴを算出する。また、シフトトルク算出部１２０は、操舵トルクＴｓに応じた操舵トルクゲインＧ１を算出する。そして、シフトトルク算出部１２０は、上記式（２）に従って、シフトトルクΔＴｓを算出する。算出されるシフトトルクΔＴｓの符号は、切り込みと切り戻しとで逆になる。

基本アシスト制御量算出部１００は、操舵トルクＴｓとシフトトルクΔＴｓとの和を入力トルクＴｉとして算出する。そして、基本アシスト制御量算出部１００は、上述の基本アシストマップ１１０に基づき、入力トルクＴｉに応じた基本アシスト制御量δ１を算出する。

図９は、シフトトルクΔＴｓが存在する場合の基本アシスト制御量δ１を示すグラフ図である。既出の図６の場合と同様に、横軸は操舵トルクＴｓを表し、縦軸は基本アシストマップ１１０を用いて算出される基本アシスト制御量δ１を表している。

例えば、切り込み時のシフトトルクΔＴｓは負であり、切り戻し時のシフトトルクΔＴｓは正であるとする。切り込み時の操舵トルクＴｓと基本アシスト制御量δ１との関係は、曲線ＣＡで表されている。一方、切り戻し時の操舵トルクＴｓと基本アシスト制御量δ１との関係は、曲線ＣＢで表されている。図６の場合の曲線Ｃ０と比較すると、切り込み時は、負のシフトトルクΔＴｓに相当する分だけ、基本アシスト制御量δ１は小さくなる。一方、切り戻し時は、正のシフトトルクΔＴｓに相当する分だけ、基本アシスト制御量δ１は大きくなる。

図９で示されたように基本アシスト制御量δ１が調整されると、ＥＰＳ装置２０によるアシストトルクＴａも変化する。具体的には、基本アシスト制御量δ１が小さくなると、アシスト制御量δａも小さくなり、結果としてアシストトルクＴａも小さくなる。逆に、基本アシスト制御量δ１が大きくなると、アシスト制御量δａも大きくなり、結果としてアシストトルクＴａも大きくなる。すなわち、切り込み時のアシストトルクＴａは減少し、切り戻し時のアシストトルクＴａは増加する。

図１０は、図９で示されたように基本アシスト制御量δ１が調整された場合の操舵角−操舵トルク特性を示すグラフ図である。図１０のフォーマットは、既出の図７のフォーマットと同じである。上述の通り、基本アシスト制御量δ１の調整によって、切り込み時のアシストトルクＴａは減少し、切り戻し時のアシストトルクＴａは増加する。その結果、図１０に示される操舵角−操舵トルク特性のヒステリシス幅は、図７で示された場合よりも広くなる。このように、シフトトルクΔＴｓを用いて基本アシスト制御量δ１を調整することによって、ヒステリシス幅を拡大することが可能となる。

３−３．ハンドオーバー時のヒステリシス拡大制御
本実施の形態によれば、基本アシスト制御量算出部１００は、ハンドオーバー時に、上記のヒステリシス制御の原理を利用して、操舵角−操舵トルク特性のヒステリシス幅を一時的に拡大させる。ハンドオーバー時に操舵角−操舵トルク特性のヒステリシス幅を一時的に拡大させる制御を、以下「ヒステリシス拡大制御」と呼ぶ。

図１１は、本実施の形態に係るヒステリシス拡大制御を説明するためのブロック図である。自動運転制御を終了させてハンドオーバーを開始するとき、制御装置６０の自動運転制御部７０（図３参照）は、ハンドオーバーフラグＨＯ（自動運転終了フラグ）を出力する。

シフトトルク算出部１２０は、ハンドオーバーフラグＨＯに応答して、シフトトルクΔＴｓを一時的に増加させる。例えば、シフトトルク算出部１２０は、基本シフトトルクΔＴの上限値ΔＴｍａｘを増加させる。また、シフトトルク算出部１２０は、操舵トルクゲインＧ１を増加させる。これにより、シフトトルクΔＴｓが増加する。シフトトルクΔＴｓが増加することによって、操舵角−操舵トルク特性のヒステリシス幅が拡大する。

図１０に示されるように、ヒステリシス幅の拡大は、保舵領域の拡大を意味する。保舵領域が拡大すると、ドライバは、操舵角θｓをより一定に保ちやすくなる。例えば、ドライバは、操舵角θｓが一定値にある保舵状態から、ハンドル２を更に切り込みにくくなる。つまり、ハンドル２が急激に動くことが抑制され、ハンドル２の動きが穏やかになる。

また、図１０に示されるように、保舵領域が拡大することにより、保舵力Ｔｒ（ハンドル２が戻らないように保舵するために必要な最小の力）が軽減される。これは、ドライバがハンドル２を軽く握っていても、ハンドル２が戻りにくくなることを意味する。つまり、ハンドル２が急激に動くことが抑制され、ハンドル２の動きが穏やかになる。

このように、本実施の形態に係るヒステリシス拡大制御によって、ＥＰＳ装置２０によるアシストトルクＴａが調整され、操舵角−操舵トルク特性のヒステリシス幅が拡大する。ヒステリシス幅が拡大することによって、ハンドル２が急激に動くことが抑制され、ハンドル２の動きが穏やかになる。その結果、車両安定性が向上する。

尚、基本アシスト制御量算出部１００は、ヒステリシス拡大制御を開始した後、時間経過と共に、シフトトルクΔＴｓの増加幅を徐々に減らし、ヒステリシス幅の拡大幅を徐々に減らしていく。一定時間経過後、ヒステリシス拡大制御は終了し、通常制御に戻る。

３−４．ヒステリシス拡大制御の変形例
道路の曲率が大きくなるにつれ、ドライバがハンドル２に加えるべき操舵力あるいは保舵力は大きくなり、また、車両挙動もより不安定になる。従って、道路の曲率が大きくなるにつれて、ヒステリシス拡大制御の効果を増大させることが考えられる。本変形例では、「ハンドオーバー開始時の道路の曲率」も考慮して、ヒステリシス拡大制御が実施される。

図１２は、本実施の形態に係るヒステリシス拡大制御の変形例を説明するためのブロック図である。本変形例では、基本アシスト制御量算出部１００に入力される入力パラメータＩＮ１が、更に曲率パラメータＣＰを含んでいる。

曲率パラメータＣＰは、ハンドオーバー開始時の道路の曲率を反映したパラメータである。曲率パラメータＣＰとしては、ハンドオーバー開始時の道路の曲率そのものや、ハンドオーバー開始直前の自動運転制御量（例：目標操舵角、目標操舵トルク）を用いることができる。道路の曲率は、地図情報と車両位置情報に基づいて得られる。車両位置情報は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して取得可能である。あるいは、道路の曲率は、車両１に搭載されているカメラ（図示されない）によって撮像された画像を解析することによって算出することもできる。自動運転制御量は、自動運転制御部７０（図３参照）から得られる。

ヒステリシス拡大制御において、シフトトルク算出部１２０は、曲率パラメータＣＰも考慮してシフトトルクΔＴｓを増加させる。具体的には、シフトトルク算出部１２０は、曲率パラメータＣＰが大きくなるにつれてシフトトルクΔＴｓの増加幅を大きくする。例えば、曲率パラメータＣＰが大きくなるにつれて、基本シフトトルクΔＴの上限値ΔＴｍａｘの増加幅が大きくなる。また、曲率パラメータＣＰが大きくなるにつれて、操舵トルクゲインＧ１の増加幅が大きくなる。

このように、本変形例によれば、ハンドオーバー開始時の道路の曲率が大きくなるにつれて、シフトトルクΔＴｓの増加幅がより大きくなり、ヒステリシス幅の拡大幅がより大きくなる。ハンドオーバー開始時の道路の曲率も考慮することによって、ヒステリシス拡大制御がより精密になり、また、車両安定性がより向上する。

４．ダンピング制御量算出部の詳細及びダンピング増加制御
４−１．ダンピング制御
図１３は、本実施の形態に係るダンピング制御量算出部２００によるダンピング制御を説明するためのブロック図である。

ダンピング制御量算出部２００は、ダンピングマップ２１０を用いて基本ダンピング制御量を算出する。ダンピングマップ２１０は、操舵角速度ｄθｓ／ｄｔと基本ダンピング制御量との対応関係を規定するマップであり、所望のダンピング特性を考慮して予め作成されている。ダンピング制御量算出部２００は、ダンピングマップ２１０を用い、操舵角速度ｄθｓ／ｄｔに応じた基本ダンピング制御量を算出する。

図１４は、ダンピングマップ２１０によって算出される基本ダンピング制御量を示すグラフ図である。横軸は操舵角速度ｄθｓ／ｄｔを表し、縦軸はダンピングマップ２１０を用いて算出される基本ダンピング制御量を表している。図１４に示されるように、操舵角速度ｄθｓ／ｄｔが高くなるにつれて、基本ダンピング制御量は大きくなる。

再度図１３を参照して、ダンピング制御量算出部２００は、ダンピングマップ２１０によって得られる基本ダンピング制御量にゲインを掛けることによって、ダンピング制御量δ２を算出する。そのために、ダンピング制御量算出部２００は、ゲインを算出するゲイン算出部２２０を備えている。

図１３に示される例では、ゲインは、操舵トルクゲインＧ２と車速ゲインＧ３を含んでいる。操舵トルクゲインＧ２は、操舵トルクＴｓの関数として表される。車速ゲインＧ３は、車速Ｖの関数として表される。ゲイン算出部２２０は、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖに基づいてゲイン（Ｇ２、Ｇ３）を算出する。

４−２．ハンドオーバー時のダンピング増加制御
次に、ハンドオーバー時のダンピング制御量算出部２００による処理について説明する。ハンドオーバー時、ダンピング制御量算出部２００は、ダンピング制御量δ２を一時的に増加させる。ダンピング制御量δ２を一時的に増加させる制御を、以下「ダンピング増加制御」と呼ぶ。

図１５は、本実施の形態に係るダンピング制御量算出部２００によるダンピング増加制御を説明するためのブロック図である。ゲイン算出部２２０は、ハンドオーバーフラグＨＯに応答して、操舵トルクゲインＧ２及び車速ゲインＧ３を増加させる。これにより、ダンピング制御量δ２が増加する。

このように、ハンドオーバー時のダンピング増加制御によって、ダンピング制御量δ２が増加する。ダンピング制御量δ２が増加することは、粘性抵抗が増加し、ハンドル２の回転速度が抑制されることを意味する。すなわち、ハンドル２が急激に動くことが抑制され、ハンドル２の動きが穏やかになる。その結果、車両安定性が向上する。

尚、ダンピング制御量算出部２００は、ダンピング増加制御を開始した後、時間経過と共に、ゲインを元に戻し、ダンピング制御量δ２の増加幅を徐々に減らしていく。一定時間経過後、ダンピング増加制御は終了し、通常制御に戻る。

４−３．ダンピング増加制御の変形例
図１６は、本実施の形態に係るダンピング増加制御の変形例を説明するためのブロック図である。上述のヒステリシス拡大制御の変形例の場合と同様に、本変形例では「ハンドオーバー開始時の道路の曲率」も考慮される。そのために、ダンピング制御量算出部２００に入力される入力パラメータＩＮ２は、更に曲率パラメータＣＰを含んでいる。

ダンピング増加制御において、ゲイン算出部２２０は、曲率パラメータＣＰも考慮してゲイン（Ｇ２、Ｇ３）を増加させる。具体的には、ゲイン算出部２２０は、曲率パラメータＣＰが大きくなるにつれて操舵トルクゲインＧ２の増加幅を大きくする。また、ゲイン算出部２２０は、曲率パラメータＣＰが大きくなるにつれて車速ゲインＧ３の増加幅を大きくする。

このように、本変形例によれば、ハンドオーバー開始時の道路の曲率が大きくなるにつれて、ダンピング制御量δ２の増加幅がより大きくなる。ハンドオーバー開始時の道路の曲率も考慮することによって、ダンピング増加制御がより精密になり、また、車両安定性がより向上する。

５．ハンドオーバー時の緩和制御の一例
図１７は、本実施の形態に係る運転支援制御システム１０による緩和制御の一例を説明するためのタイミングチャートである。図１７には、自動運転制御量、ヒステリシス幅、ダンピング制御量δ２、及び保舵力Ｔｒのそれぞれの時間変化が示されている。尚、図１７中の破線は、緩和制御が実施されない比較例の場合を表している。

時刻ｔ０において、ハンドオーバーが開始する。時刻ｔ０以降、自動運転制御量は減少し、時刻ｔ１においてゼロになる。つまり、時刻ｔ１において、自動運転制御が完全に終了する。

その一方で、時刻ｔ０において、本実施の形態に係る緩和制御が開始する。図１７に示される例では、緩和制御として、ヒステリシス拡大制御とダンピング増加制御の両方が実施される。これにより、ヒステリシス幅が拡大し、また、ダンピング制御量δ２が増加する。時刻ｔ０以降、ヒステリシス幅の拡大幅及びダンピング制御量δ２の増加幅は、徐々に減少していく。そして、時刻ｔ２において緩和制御は終了し、通常制御に戻る。時刻ｔ０〜時刻ｔ２の緩和制御期間において、保舵力Ｔｒは比較例の場合よりも軽減される。

６．まとめ
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、ハンドオーバー時に緩和制御が一時的に実施される。緩和制御は、ヒステリシス拡大制御とダンピング増加制御の少なくとも一方を含んでいればよい。

ヒステリシス拡大制御は、操舵角−操舵トルク特性のヒステリシス幅が一時的に拡大するように、ＥＰＳ装置２０によるアシストトルクＴａを制御する。ヒステリシス幅が拡大することにより、ハンドル２が戻らないように保舵するために必要な保舵力Ｔｒが軽減され、また、保舵状態から更にハンドル２を切り込みにくくなる。すなわち、ハンドル２が急激に動くことが抑制され、ハンドル２の動きが穏やかになる。その結果、車両安定性が向上する。

ダンピング増加制御は、ＥＰＳ装置２０によってダンピング力を発生させるためのダンピング制御量δ２を一時的に増加させる。ダンピング制御量δ２が増加することは、粘性抵抗が増加し、ハンドル２の回転速度が抑制されることを意味する。すなわち、ハンドル２が急激に動くことが抑制され、ハンドル２の動きが穏やかになる。その結果、車両安定性が向上する。

１ 車両
２ ハンドル（ステアリングホイール）
３ ステアリングシャフト
４ ピニオンギア
５ ラックバー
６ 車輪
１０ 運転支援制御システム
２０ ＥＰＳ装置
３０ 操舵角センサ
４０ 操舵トルクセンサ
５０ 車速センサ
６０ 制御装置
７０ 自動運転制御部
８０ ＥＰＳ制御部
１００ 基本アシスト制御量算出部
１１０ 基本アシストマップ
１２０ シフトトルク算出部
２００ ダンピング制御量算出部
２１０ ダンピングマップ
２２０ ゲイン算出部
３００ 補償制御量算出部

Claims (1)

1. 車両に搭載される運転支援制御システムであって、
   前記車両の操舵時、操舵トルクが大きくなるにつれて大きくなる基本アシスト成分を含むアシストトルクを発生させる電動パワーステアリング装置と、
   前記車両の自動運転及び前記電動パワーステアリング装置の動作を制御する制御装置と
   を備え、
   前記自動運転から手動運転への切り替え時、前記制御装置は一時的に緩和制御を行い、
   前記緩和制御は、
   操舵角−操舵トルク特性のヒステリシス幅が一時的に拡大するように、切り込みと切り戻しとで符号が逆になるシフトトルクを前記操舵トルクに加えて前記基本アシスト成分を発生させるヒステリシス拡大制御を含む
   運転支援制御システム。

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